叉指式微加速度計的系統(tǒng)仿真分析
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【摘要】: 叉指式微加速度計是一種典型的微機電系統(tǒng)產(chǎn)品,由于它的高靈敏度、好的直流響應(yīng)、低噪聲、低漂移、對溫度的敏感性低、低能耗、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點,使其有著廣泛的應(yīng)用前景,也是目前國內(nèi)外攻關(guān)的熱點之一。 微加速度計涉及到多學(xué)科領(lǐng)域的相互作用,如何用模型來較為準確地反映各個領(lǐng)域間的相互作用關(guān)系以及如何實現(xiàn)機電混合系統(tǒng)的接口,是設(shè)計的關(guān)鍵,一直是比較難于解決的問題。論文采用了一種新的建模仿真法,即原理級描述仿真法,建立了叉指式微加速度計的參數(shù)化機電混合系統(tǒng)模型,,對其進行分析研究。 本文研究了彈性梁參數(shù)對加速度計結(jié)構(gòu)諧振頻率、靈敏度、交叉耦合誤差的影響趨勢,在此基礎(chǔ)上給出了一組優(yōu)化了的彈性梁參數(shù);分別研究了開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)檢測方式下靜電力作用對加速度計性能的影響、吸附現(xiàn)象及彈簧的靜電軟化現(xiàn)象,在此基礎(chǔ)上給出了偏置電壓、檢測激勵信號的取值規(guī)則;研究了叉指式微加速度計的動態(tài)響應(yīng)特性,在此基礎(chǔ)上優(yōu)化了電路結(jié)構(gòu)及參數(shù)。論文的主要研究結(jié)論與實驗結(jié)果一致。
【關(guān)鍵詞】:叉指式微加速度計 原理級描述仿真 微機電系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】:中國工程物理研究院北京研究生部
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2003
【分類號】:TH824.4
【目錄】:
- 第一章 引言6-9
- 1.1 選題背景6
- 1.2 研究動態(tài)6-7
- 1.3 研究的目的和意義7-8
- 1.4 研究的內(nèi)容和方法8-9
- 第二章 叉指式微加速度計的工作原理9-14
- 2.1 叉指式微加速度計原理和結(jié)構(gòu)9-11
- 2.2 叉指式微加速度計的檢測系統(tǒng)11-14
- 2.2.1 開環(huán)檢測系統(tǒng)11-12
- 2.2.2 靜電反饋系統(tǒng)(力平衡加速度計)12-14
- 第三章 叉指式微加速度計的建模14-24
- 3.1 原理級描述仿真方法和COVENTORWARE軟件14-16
- 3.2 用原理級描述仿真法建立叉指式微加速度計結(jié)構(gòu)模型16-24
- 3.2.1 微電容加速度計模型所需元件單元16-21
- 3.2.2 微電容加速度計材料參數(shù)和尺寸參數(shù)21-22
- 3.2.3 微電容加速度計結(jié)構(gòu)模型22-24
- 第四章 叉指式微加速度計結(jié)構(gòu)分析及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化24-39
- 4.1 折疊梁參數(shù)對表頭的影響24-31
- 4.1.1 仿真分析折疊梁尺寸對加速度計模態(tài)頻率的影響25-27
- 4.1.2 確定折疊梁尺寸參數(shù)27-31
- 4.2 靜電力對加速度計的影響31-35
- 4.2.1 開環(huán)系統(tǒng)31-33
- 4.2.2 閉環(huán)系統(tǒng)33-35
- 4.3 彈簧的靜電軟化35-36
- 4.4 阻尼系數(shù)36-37
- 4.5 小結(jié)37-39
- 第五章 叉指式微加速度計檢測電路分析39-46
- 5.1 加速度計測量方案的確定39-41
- 5.2 伺服反饋電路分析41-45
- 5.2.1 電荷放大器42-43
- 5.2.2 差動運算放大器43-44
- 5.2.3 同步解調(diào)器44-45
- 5.2.4 增益放大環(huán)節(jié)45
- 5.2.5 反饋環(huán)節(jié)45
- 5.3 小結(jié)45-46
- 第六章 叉指式微加速度計系統(tǒng)分析46-57
- 6.1 系統(tǒng)分析理論基礎(chǔ)46-50
- 6.1.1 時域性能指標46-49
- 6.1.2 頻域性能指標49
- 6.1.3 時域與頻域兩類性能指標的關(guān)系49-50
- 6.2 叉指式微加速度計系統(tǒng)動態(tài)特性分析50-55
- 6.2.1 叉指式微加速度計系統(tǒng)建模50-51
- 6.2.2 微電容加速度計的幅頻特性分析51-54
- 6.2.3 微電容加速度計的瞬態(tài)特性分析54-55
- 6.3 小結(jié)55-57
- 第七章 總結(jié)與展望57-60
- 7.1 工作總結(jié)57-58
- 7.2 工作展望58-60
- 致謝60-61
- 參考文獻61-63
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